一类时空离散捕食系统的混沌与斑图转变

探讨了一类时空离散Leslie-Gower型捕食系统的复杂时空动力学行为.运用分岔定理分析了该系统在不动点附近发生倍周期分岔、Neimark-Sacker分岔和图灵分岔的条件.通过分岔图和最大李雅普诺夫指数展示了系统的分岔过程,借助空间振幅和时空发展的变化揭示了由分岔引发混沌路径上的斑图转变规律.结果表明:在倍周期分岔引发的混沌路径上,斑图呈现类似的周期加倍级联过程,系统经历了从冻结混沌到缺陷湍流的变化;在Neimark-Sacker分岔引发的混沌路径上,斑图以环状和螺旋波状为主,在周期和拟周期吸引子上经图灵失稳形成的斑图仍会呈现有序的时空带状结构,在混沌吸引子上形成的斑图虽然呈现无序的空间振幅变化,但在时空发展变化中会呈现某种整体有序局部混乱的湍流状态.

复杂系统中的合作演化与自组织斑图

目前,复杂系统中大量个体的集体行为在社会学、生物学和物理学领域备受关注.对这些集体行为的研究中,合作涌现和自组织斑图的研究尤为瞩目.基于此,简要介绍国内这一领域的相关研究进展,包括基于演化博弈探讨自私个体间的合作行为和相互竞争物种间的自组织斑图.

大气压介质阻挡放电中的自组织斑图结构

采用水作为电极 ,对大气压介质阻挡放电中的自组织斑图结构进行了研究 ,观测到了规则的斑图结构 (包括准六边形斑图和条带状斑图 )和不规则的斑图结构 .实验发现斑图中放电丝的密度随着电介质层厚度的增加及放电气隙宽度变大而减小 ,而随外加电压及频率增大而增大 .

大气压氩气放电中的斑图形成

采用双水电极的介质阻挡放电装置 ,在混有 0 .5 %空气的大气压氩气放电中观察到了六边形及正方网格斑图 ;测量了正方网格中的微放电的时间行为 ,发现相邻两次放电的时间间隔是长短交替的 ;

细菌运动中的物理生物学

细菌是一个包含从分子到宏观多尺度多系统强烈耦合的复杂生物体系.细菌的运动行为在每一个时空尺度都蕴含有丰富的生物和物理学现象.例如,细菌对氧气和很多化合物有很强的应激反应;细菌体内信号传感网络会影响细菌鞭毛马达的转动;纳米尺度的细菌鞭毛马达转动会影响细菌在界面附近的游动、趋化性、积聚、黏附、飞速旋转;单个细菌的活跃状态和环境的物理化学性质又会影响细菌部落的生长过程.微生物膜在空间中的扩张会形成丰富多彩的宏观自组织斑图.细菌运动的物理生物学涉及到力学、流体和统计物理等多个学科的研究范畴.本文分别介绍细菌鞭毛马达、细菌微生物膜的集群运动、细菌在界面的运动以及细菌趋化性和生化信号传感等方面的若干最新研究进展.

方波占空比对大气压辉光放电斑图的影响研究

利用方波电压激励针-水电极装置,在针水间隙产生了大气压辉光放电.随着方波电压占空比的减小,在水面上观察到了亮盘、亮盘与外环、同心三环、三环与中心点四种斑图.通过研究电压、电流波形发现,放电只产生在负极性电压下,放电电流由脉冲区和恒定区两部分组成,有很好的周期性.并且随着占空比的减小,放电的起始电压增大,峰值电流也增大.采集了水面斑图的发射光谱,发现主要有氮分子的第二正带系N_2(C-B)和第一正带系N_2(B-A)、氮分子离子的第一负带系N_2^+(A-X)c和OH的谱线带系(309 nm).利用Lifbase软件拟合OH的光谱获得了气体温度,发现随着占空比的增大,气体温度升高.通过同步触发放电电流和ICCD,研究了不同斑图的时空演化.结果表明,水面斑图在电流脉冲区逐渐形成,而在电流恒定区不发生明显变化.考虑到空间负电荷,利用放电基本理论对以上现象进行了分析和解释.

初态变化对四物种捕食模型演化行为的影响

采用Monte Carlo数值模拟方法对二维正方格子上的四物种循环捕食模型进行研究.相对于四物种等概率的初始条件,研究了四物种不等概率随机分布的初始条件对系统动力学相变行为的影响.研究表明:系统初态状态对体系的动力学演化过程和非平衡相变行为具有非常重要的影响.